新型光栅结构的设计研究开题报告

全文总字数：2412字

1. 研究目的与意义

光纤布拉格光栅( o f bg ) 是 20 世纪 90 年代以来 国际上新兴的一种在光纤通讯、光纤传感等光电子处理 领域有着广泛应用前景的基础性光纤器件。

o f bg 利用 掺杂光纤光致折射率变化特性, 用特殊工艺使得光纤纤 芯的这项折射率发生永久性周期变化而形成的, 能对波 长满足布拉格反射条件的人射光产生反射。

由于 o f bg 直接制作在光纤纤芯上, 体积小、牢固 耐用, 所以适合当前光纤技术发展中的需要。

2. 国内外研究现状分析

中国几乎在同时与外国研究学者开始研究光纤传感器，从上世纪七十年代，至今很多研究者都在这一领域取得了一定的成果，比如说：清华大学，复旦大学等。而他们也取得了相当多的成就，并有部分应用在了实际中。比如说，在温度传感器领域，我国使用了接触式测量方法来进行监测。该传感器相比于老式的热电偶传感器，很好地解决了使用期限短、生产成本过高等问题，使之拥有精准、腐蚀性低、生产成本低、使用期限长、屏蔽能力强等特点，在化工和冶金行业受到企业的追捧。而国内光纤光栅的研究相较于外国，起步更晚，所以技术水平有一定的差距。上世纪九十年代初期，中国众多高校，包括，清华大学、中科院等，都开始了这方面的研究。经过二十多年中国研究者的共同努力，光纤光栅技术有了比较大得进步，尤其在光纤光栅传感机理，处理技术等领域拥有了较高水平的理论基础和技术水准。现在，光纤光栅技术在中国很多的领域都得到了实践及应用。在土木建筑行业，研究者使用光纤光栅传感器作来对大桥的健康进行安全监测，如海口世纪大桥、武汉晴川桥等，这些大桥都采用了这种技术；在一些国家项目中，比如西电东送项目采用了光纤光栅传感器来检查高压电缆的是否高温。通过对比分析国内外光纤光栅技术的研究现状，我们发现，中国虽然研究项目很多，但是真正能转化成产品的项目很少，并且很多关键问题都有待解决，技术指标与国外也存在一定的差距。

外国的光纤光栅技术研究很早就开始进行了，逐步地取得了一些成果。而在这一过程中，人们始终在对光纤光栅制作的方法进行研究，以便寻求更高效的制作方法。20世纪70年代末，加拿大的K.O.Hill 等人发现了光致光栅效应，但这种方法需要很高的灵敏度，要求反射峰位置等于入射波长，因此这种方法抑制了那时技术的发展。20世纪80年代末，美国的 G. Meltz小组提出了一种全新的技术用于写制 FBG，相比之前更实用化，但是这种技术实用条件也很难达到，所以并没有很快投入生活中的使用。20世纪90年代初，又有此领域的科学家提出了一种相位掩模写制法，这种制作工艺是目前为止发展最成熟，最能用于实用的方法。20世界90年代中期，AT T贝尔实验室的 A. M. Vengsarkar等人研究出一种新型的光纤光栅，因为这种光栅具有较大的光栅周期，所以我们也叫这种光栅为长周期光纤光栅，另外，因为它的损耗峰，又被称为带阻滤波器。目前看来，美国在光纤光栅传感器研究领域发展最快，主要用于军工领域，而日本、德国、法国、意大利在光纤光栅领域的成就也相对较高。在国际上，这种技术被广泛地应用在桥梁的安全监测中，并有很多成功的案例，比如，上世纪末期，美国新墨西哥州的一座危险桥梁，在使用这种技术后，技术人员可以随时监测桥梁的安全健康状况，成功地延长了寿命。而对于光纤光栅传感器在国外未来的发展，情况非常乐观，相比于1997年3亿美元的市场份额，仅仅3年，市场份额就翻了一倍。

在国际上，这种技术被广泛地应用在桥梁的安全监测中，并有很多成功的案例，比如，上世纪末期，美国新墨西哥州的一座危险桥梁，在使用这种技术后，技术职员可以随时了解桥梁是否有所损坏以及何处损坏，这个措施成功地延长了寿命。而对于光纤光栅传感器在国外未来的发展，情况非常乐观，相比于1997年3亿美元的市场份额，仅仅3年，市场份额就翻了一倍。

3. 研究的基本内容与计划

内容：我们提出一个具有金属结构的光栅，用傅里叶站开发进行相关的传播特性研究。

计划： 1、查阅资料初步了解布拉格光栅 2、掌握光纤布拉格传感器的原理和测试方法 3、学习掌握傅里叶变换理论用于实验研究 4、设计实验方案，对该课题内容进行研究 5、分析实验结果，找到实验的创新部分与不足之处研究计划: 2016年3月1号~4月10号：初步了解课题的软件应用 2016年4月10号~5月10号：学习掌握课题所需的各类操作，要求正确建立仿真模型，初步进行仿真并加以修改。

2016年5月10号至5月31号：给出正确仿真的具体数据和结果，并详细分析各个参数的变化对滤波性能的影响，最后撰写毕业设计论文。

4. 研究创新点

本次实验计划经过自身与指导老师的探索和研究，设计出准确高效的研究办法，分析实验结果，结合实验过程，提出本次论文的创新点。